CC BY
80
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 551.435.3
Н.В. Карпухина1
ГЕОМОРФОЛОГИЯ БЕРЕГОВ ЧУДСКО-ПСКОВСКОГО ОЗЕРА
Изложены основные результаты полевых исследований берегов Чудско-Псковского озера. Рассмотрены факторы и условия, влияющие на формирование берегов. Выявлены роль эвтро-фикации водоема в развитии растительности в пределах подводного берегового склона и ее влияние на динамику берегов. Оценено значение современных тектонических движений в пределах озерной котловины на ход миграции береговой зоны озера в южном направлении. Дана морфологическая и морфометрическая характеристика эталонных участков выделенных типов берегов и составлена морфогенетическая карта типов берегов Чудско-Псковского озера.
Ключевые слова: береговая зона, подводный береговой склон (ПБС), волны, растительность ПБС, донные отложения, типы берегов, Чудско-Псковское озеро.
Введение. Изучение береговой зоны озерных водоемов — актуальное направление в развитии учения о берегах как с научной, так и с прикладной точки зрения. Большой интерес представляет изучение берегов Чудско-Псковского озера, на формирование которых сильно повлияли и тектонические условия, и ледниковые покровы, причем не только непосредственно воздействуя на котловину озера, но и на связанные с ними гляциоизостатические движения. В этом отношении исследуемое озеро представляет собой уникальный бассейн.
Постановка проблемы. Геоморфологическое описание береговой зоны Чудско-Псковского озера и создание на этой основе морфогенетической карты берегов, а также рассмотрение факторов, которые влияли и продолжают влиять на морфологию и динамику берегов Чудско-Псковского озера, представляют важную научную задачу.
Чудско-Псковское озеро — один из крупнейших водоемов Европы: оно занимает 4-е место среди всех озер Европы. Средняя площадь озера составляет 3555 км2 (весной увеличивается до 4335 км2) [2]. Оно состоит из трех частей: Чудское озеро (Пейпси), Теплое (Ламаярви), Псковское (Пихква). Озерный водоем расположен в пределах России и Эстонии.
В тектоническом отношении озеро приурочено к южному склону Балтийского щита. Озерная впадина сложена преимущественно девонскими карбонатно-терригенными породами, и только на северном побережье озера встречаются ордовикские отложения, а на северо-западном — силурийские. Современный рельеф озерной котловины окончательно сформировался в ходе деятельности последнего (осташковского) ледникового покрова. В целом Чудско-Псковское озеро — мелководный водоем, средняя глубина которого составляет 7,1 м. Однако в морфологии дна озера
прослеживаются черты доледникового рельефа — эрозионные формы, с которыми связана наибольшая глубина (до 15,3 м) в Теплом озере [2]. В озеро впадает около 240 рек, ручьев и искусственных водотоков, наиболее крупные из них — реки Великая и Суур-Эмайы-ги. Вытекает из озера одна р. Нарва, через которую озеро соединяется с Финским заливом. В пределах акватории Чудско-Псковского озера насчитывается 35 островов.
Первые сведения о геоморфологическом строении берегов озера появились в XIX в. Первоначально изучение береговой зоны озера проводилось в ходе комплексных исследований водоема и было связано с организацией рыбного промысла, устройством Чуд-ско-Балтийского водного пути, мелиорацией прилегающих к озеру земель.
В течение XIX — начале XX в. исследованием берегов озера занимались экспедиции во главе с крупнейшими исследователями тех времен — К. Бэром (1851—1852), Г. Гельмерсеном (1861—1862), псковским краеведом И. Васильевым, а также И. Шпинд-лером и А. Зенгебушем (1895) и др. Эти исследователи описали ихтиологические, физико-географические и гидрологические условия побережья озера, отобрали образцы донных отложений. Комплексные исследования в восточной половине озера выполнены в 1934 г. сотрудниками Государственного гидрологического института под руководством А.А. Соколова. Важный вклад в геолого-геоморфологическое изучение береговой зоны Чудско-Псковского озера внесла геологическая съемка среднего масштаба, выполненная геологами Ленинградского геологического управления и Ленинградского государственного университета, Пей-псинской партии Таллинского геолого-разведочного управления в 50-х гг. прошлого столетия. Результатами
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра геоморфологии и пале-
огеографии, аспирантка; e-mail: [email protected]
этих работ стали геологические отчеты, включающие описание берегов Чудско-Псковского озера.
Большой вклад в детальное изучение береговой зоны Чудско-Псковского озера внесли эстонские ученые [8, 11, 12, 13], которые исследовали берега озера и его донные отложения. Сотрудники института геологии Таллинского технического университета с 1982 г. ведут мониторинг северного побережья озера.
Таким образом, к настоящему моменту накоплен достаточно большой объем материала о береговой зоне Чудско-Псковского водоема, который, однако, требует систематизации и дополнения более детальными геоморфологическими данными о восточном и южном берегах озера. Назрела необходимость обновления созданной Э. Таваст карты "Типы берегов Чудско-Псковского озера" [14].
Материалы и методы исследования. Статья написана по результатам полевых наблюдений, проведенных автором в 2010—2011 гг., и обобщения литературных данных. Использованы следующие методы: полевое геоморфологическое картографирование, морфологический и морфометрический анализ береговой зоны озера, анализ данных дистанционного зондирования (ДДЗ), а также топографических карт разного масштаба (от 1:25 000 до 1:1 500 000), навигационных карт (1:50 000), натурных фотоснимков.
Известно, что динамика и морфология морских берегов зависят главным образом от соотношения уклонов ПБС и суши, примыкающей к береговой линии; этим определяется, будет ли берег развиваться как абразионный или как аккумулятивный. Положение справедливо и для развития побережий озер. И если массив данных о морфологии надводной части берегов довольно велик, то о ПБС озера их практически нет. В связи с этим было необходимо выполнить мор-фометрический анализ ПБС озера. Материалами для него послужили навигационные, топографические и батиметрические карты разного масштаба. Для определения нижней границы ПБС использованы параметры волн на Чудско-Псковском озере [2].
Известно также, что растительность на ПБС играет важную роль в процессе развития береговой зоны водоемов. Поэтому проанализированы современные материалы о зарастании озера, данные натурных наблюдений, а также дистанционного зондирования.
На основе полученных данных о ПБС и зарастании береговой зоны озера составлена предварительная морфогенетическая карта берегов Чудско-Псковского озера. Особенно детально охарактеризованы ключевые участки, репрезентативные для разных морфологических (и динамических) типов озерных берегов (рис. 1) и находящиеся на восточном (участок № 1) и юго-восточном (участок № 2) берегах Чудского озера, а также в юго-восточной части Псковского озера (участок № 3). Для этих участков составлены морфо-метрические профили берегов озера; для береговой зоны за пределами российской части побережья проанализированы морфометрические профили, приведенные
в [8]. Анализ профилей лег в основу составленной морфогенетической карты берегов Чудско-Псковско-го озера.
Результаты и их обсуждение. Общая длина береговой линии всего водоема составляет 520 км, из которой на Чудское озеро приходится 260 км (50%), на Псковское — 177 км (34%) и на Теплое — 83 км (16%) [2].
Современная береговая линия Чудского озера в основном довольно ровная, только в юго-восточной части выделяются заливы Раскопельский и Лахта. Береговая линия Псковского озера более расчлененная. Береговая линия Теплого озера характеризуется наибольшим расчленением вследствие того, что акваторию пересекает несколько полос краевых ледниковых образований.
Морфологические различия плановых очертаний и в целом типов берегов Чудско-Псковского озера обусловлены двумя главными причинами: геологическими (тектоническое строение и литологический состав пород, слагающих берега) и гидрометеорологическими (гидрологический и ветровой режимы, воздействие припайного и торосистого льда). На морфологию берегов значительно повлияла и хозяйственная деятельность [6, 14].
Известно, что главный действующий фактор, определяющий морфологию и динамику берега, — волны, т.е. их параметры. Согласно данным [2], при скорости ветра от 5 до 10 м/с высота волн в Чудском озере колеблется от 0,3 до 1,3 м. При штормах высота волн может достигать 2,5 м, а длина 6—12 м. Так как преобладающие в регионе ветры имеют скорость, редко превышающую 5 м/с, то нижнюю границу ПБС можно провести по изобате 2—3 м. В то же время при штормах волновое воздействие захватывает глубину до 6 м. В регионе преобладают ветры юго-западных румбов (45—50% в году), поэтому наибольшему волновому воздействию подвергаются северные и восточные берега озера.
Как уже отмечалось, морфология и динамика берегов при одних и тех же параметрах волн зависят от соотношения уклонов ПБС и суши, прилегающей к береговой линии, а также от характера и мощности донных и надводных отложений, наличия растительности в пределах береговой зоны. В ходе исследований установлено, что на большей части Чудско-Псков-ского озера уклон ПБС меньше 0,03, за исключением северного побережья, где наблюдается уклон от 0,13 до 0,3, а также участка на западном побережье Теплого озера (0,14). Формирование на большей части побережья Чудско-Псковского озера пологого подводного берегового склона обусловлено характером первичного равнинного рельефа котловины озера, оформившейся в течение последней ледниковой эпохи.
Самые пологие участки ПБС (0,0007) выявлены в районе Талабских о-вов, в местах пересечения береговой зоны краевыми образованиями разных стадий осташковского оледенения. В местах, где на дне озера близко к берегу расположены доледниковые эрози-
Рис. 1. Картосхема морфогенетических типов берегов Чудско-Псковского озера: 1 — абразионный; 2 — абразионно-аккумулятивный; 3 — аккумулятивный; 4 — заболоченный осушной; 5 — незаболоченный осушной; 6 — изобата 4 м; 7 — растительность на ПБС;
8 — ключевые участки
онные врезы, например в районе д. Березье на западном побережье Теплого озера, уклон ПБС, наоборот, увеличивается до 0,14. Довольно большие значения уклона берегового подводного склона вдоль северного побережья обусловлены геологическим строением этого участка, где в зоне контакта ордовикских карбонатных пород и девонских терригенных слабосце-ментированных отложений выработан бенч с минимальной мощностью донных отложений.
С уклонами ПБС тесно связана мощность рыхлых отложений. Так, небольшая мощность рыхлых донных отложений наблюдается в местах, где близко расположены краевые ледниковые образования, в частности на о-вах Талабского архипелага, где мощность рыхлых донных отложений колеблется от 0,2 до 0,5 м, максимальная мощность (до 15 м) наблюдается в пределах затопленных реликтов доледниковых речных долин [6].
Наибольшее развитие мезо- и микроформ, осложняющих рельеф ПБС, отмечено в пределах северного и восточного побережий Чудского озера. Здесь наблюдается серия мелких подводных валов, сложенных песком, которые выходят на поверхность во время сгонных процессов. Ширина подводных валов колеблется от 10 до 25 м, высота 0,5—1 м, а расстояние между ними составляет 10—30 м. Среди микроформ рельефа на ПБС широко распространены рифели. Все эти формы эфемерные и разрушаются штормовыми волнами. Важный элемент морфологии берегов — формы, обусловленные вдольбереговым перемещением наносов: заполнения входящих углов и косы, приуроченные к выступам берега. Они распространены на разных участках побережья Чудско-Псковского озера, особенно на Чудском озере.
Значительная часть подводного берегового склона Чудско-Псковского водоема занята тростником, причем каждый год площадь тростниковых зарослей увеличивается. Об этом свидетельствуют данные ежегодного гидробиологического мониторинга, проводимого как на территории России, так и Эстонии (рис. 1).
Процесс зарастания берегов играет двоякую роль в динамике берегов: с одной стороны, он неблагоприятен для хозяйственной деятельности, с другой — из-за отмелости ПБС и наличия широкой полосы растительного покрова в его пределах побережье озера защищено от абразии.
Увеличение площади тростниковых зарослей на ПБС озера происходит не только путем выдвижения границы зарослей со стороны надводной части берега, но и в результате причленения к ней массивов всплывающего торфа, образовавшихся на некотором расстоянии от границы тростниковых зарослей, так называемых купаков.
Ширина зарослей тростника колеблется от 50 до 1000 м (чаще всего от 150 до 300 м) и зависит в первую очередь от ширины береговой отмели (рис. 1). Увеличение зарастания береговой зоны озера тростниковыми зарослями в значительной мере обусловлено эвтрофикацией водной массы в связи с хозяйственной деятельностью. Как показывают многолетние измерения содержания основных биогенных элементов (фосфора и азота), процесс антропогенной эвтрофи-кации Чудско-Псковского водоема активно проявился в 70-е гг. ХХ в., чему способствовал низкий уровень воды в озере [7].
Зарастание южной части озера связано со всей послеледниковой историей его развития. В конце плейстоцена—начале голоцена в результате гляциои-зостатических поднятий, скорость которых в северной части Чудско-Псковской впадины была выше, чем с южной, был затруднен сток из озерного бассейна в формирующийся бассейн Балтийского моря (в это время в связи с понижением уровня Балтики уровень озера резко понизился, озеро сохранялось только в северной, наиболее глубокой части впадины Чудско-
го озера). Позже произошло заполнение водами озера приустьевой части р. Великая [10—12]. В начале субатлантического этапа голоцена, когда уровень воды в Чудско-Псковском озере поднялся до 28,5—29 м абс., процесс затопления южной части Чудско-Псков-ской впадины усилился, началось формирование авандельты р. Великая и ее преобразование (на отрезке от устья р. Череха до впадения в Псковское озеро) в залив эстуарного типа [4, 10]. Таким образом, в результате миграции береговой зоны озера в южном направлении создались условия для еще большего заболачивания и зарастания тростником этой части берега. Трансгрессия водных масс Чудско-Псковского озера в южном направлении продолжается и в настоящее время. По данным [3, 5], скорость поднятия уровня воды в этой части озера за последние 1600 лет составила 0,6 мм/год.
Морфологическая и динамическая характеристики побережий озера. На основе данных о режиме озера, характере рельефа ПБС, наличии пляжеобразующего материала и зарастании берегового склона проведена морфогенетическая классификация берегов.
В пределах Чудско-Псковского озера выделены следующие типы берегов: аккумулятивные, абрази-онно-аккумулятивные и абразионные, осушные заболоченные и незаболоченные (рис. 1). Детальное изучение перечисленных морфогенетических типов берегов Чудско-Псковского озера выполнено на ключевых участках (рис. 1).
На участке № 1 (частично и № 2) развиты генетически идентичные типы аккумулятивных берегов (рис. 2, А—В). Здесь повсеместно развит песчаный пляж, ширина которого составляет от 5 до 8 м (в устьях рек Гдовка и Черма до 10—20 м). Вдоль береговой линии тянется низкий береговой вал (0,5 м), формирующийся под воздействием прибойного потока наиболее часто повторяющихся ветровых волн. Иногда встречаются два низких параллельных береговых вала. Второй береговой вал высотой до 1 м расположен в 1—2 м от первого и формируется при более высоких ветровых волнах. Береговые валы, тянущиеся вдоль береговой линии, местами прерываются. Ширина валов составляет 1—1,5 м. Их склоны, как и у обычных морских валов, асимметричны: более пологие (1—2°) со стороны озера и более крутые со стороны суши (2—3°). В верхней части береговые валы сложены светло-бежевым среднезернистым песком мощностью до 0,2 м, ниже песок становится более крупнозернистым. Часто со стороны суши пляж ограничен уступом размыва, выработанным в мористом склоне более древнего берегового вала, который часто осложнен дюнами. За этим уступом расположена по-логонаклонная площадка озерной террасы, занятая сосновым бором. Корневая система сосен на уступе размыва нарушается в результате деятельности штормовых волн, а также воздействия торосистого льда весной при высоком стоянии уровня озера.
Рис. 2. Поперечные профили побережья Чудско-Псковского озера на ключевых участках: 1 — доломит; 2 — мергель; 3 — песчаник; 4 — глина; 5 — суглинок (сильноопесчаненный) со щебнем; 6 — супесь; 7 — песок; 8 — погребенные почвы с торфом; 9 — погребенные почвы. А, Б — д. Устье (ключевой участок № 1); В — д. Залахтовье (ключевой участок № 2); Г — д. Молгово (ключевой участок № 3)
Сходные по морфологии аккумулятивные берега встречаются и на других участках восточного побережья Чудско-Псковского озера. Сопоставление полученных нами данных о восточном береге с данными работы [8] о северном береге показало, что аккумулятивные берега на северном побережье развиты шире,
чем на восточном. По данным [8], ширина пляжа на северном берегу при среднем уровне озера составляет от 10 до 50 м, местами до 80 м, что связано, по-видимому, с регрессией озера в северной части.
Как отмечалось, на аккумулятивных берегах кроме современных береговых валов встречаются и древние
береговые валы, которые размываются в период весеннего подъема уровня озера или под влиянием мощных штормов, образуя уступы размыва. На древних береговых валах часто развиты дюны, причем шире на северном участке побережья, где встречаются гряды дюн, сформированные на параллельно вытянутых вдоль берега древних валах. Среди периодических форм, возникающих в зоне пляжа, часто наблюдаются пляжевые фестоны, длина и ширина которых колеблются от одного до нескольких десятков метров.
Ключевой участок № 3 (рис. 1), расположенный в юго-восточной части Псковского озера, — пример осушных заболоченных и незаболоченных берегов. Побережье здесь сложено моренными суглинками, которые перекрыты тонким слоем песка, а на заболоченных участках еще и торфом. Рельеф таких побережий представляет собой выровненную поверхность, наклоненную в сторону озера под углом 2—3° (рис. 2, Д) и полностью занятую тростником. Заболоченные участки иногда осложнены болотными кочками высотой до 0,2 м. Выровненные, заросшие тростником поверхности примыкают к четко выраженному в рельефе уступу высотой до 5 м. Уступ сложен карбонатно-терригенными верхнедевонскими породами и представляет собой останец девонской куэсты, сформировавшийся в ходе эрозионной деятельности еще в дочетвертичное время. В позднем плейстоцене во время развития здесь озерно-ледниковых водоемов уступ был подвержен абразии, которая прекратилась в связи с понижением уровня водоема. Учитывая характер современных тектонических движений, ведущих к перекосу котловины, этот участок берега из осушного в будущем может стать абразионным.
Южная часть ключевого участка № 2 (рис. 2) типична для незаболоченных осушных берегов, которые некогда развивались по аккумулятивному типу. Об этом свидетельствуют задернованные дюны около уреза воды, которые возникли за счет развевания отложений древних береговых валов и осадков отмелого ПБС. Последний фактор благоприятствовал заселению его растительностью, которая изменила морфолито-динамические процессы в пределах береговой зоны.
Морфология абразионных и абразионно-аккуму-лятивных берегов озера хорошо известна по литературным источникам [8, 14]. Отметим, что типичные абразионные берега развиты на западном берегу Чудского озера севернее ключевых участков № 1 и 2 (восточное побережье) и на ряде других участков (рис. 1). Некоторые морфологические и морфометрические
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гельмерсен Г.П. Чудское озеро и верховье реки Наро-вы. СПб.: Тип. Имп. Акад. наук, 1865.
2. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ: Чудско-Псковское озеро / Отв. ред. А.А. Соколов. Л., 1983. 162 с.
3. Желнин Г.А. Результаты изучения современных движений Прибалтики // Современные движения земной коры. Тарту: ТГУ, 1973. С. 79—87.
различия абразионных берегов обусловлены литоло-гическим составом пород, в которых они выработаны. Например, на западном берегу в районе г. Калла-сте в девонских песчаниках выработан клиф высотой 8 м, в его нижней части имеются волноприбойные ниши и бенч, который слегка прикрыт тонким слоем песка [1, 6]. Уступы, выработанные в четвертичных отложениях, не достигают такой высоты, их склоны менее крутые, а волноприбойные ниши отсутствуют.
К абразионно-аккумулятивным берегам отнесены участки береговой зоны, где одновременно наблюдаются процессы аккумуляции и абразии. Этот тип берега характерен для участков с отмирающим клифом, перед которым развит бенч шириной 10—20 м, выработанный в морене, иногда с песчаным пляжем неполного профиля. Отмиранию клифа часто способствует тростниковая растительность, развивающаяся на от-мелом ПБС. Другой тип абразионно-аккумулятивного типа берега представлен на северном побережье Чудского озера. Здесь абразионной деятельности подвергаются береговые дюны [9, 14], песок которых в основным формирует пляж.
Выводы. 1. В результате рекогносцировочных исследований российских берегов Чудско-Псковского озера и детального изучения берегов в пределах ключевых участков выявлены основные факторы, влиявшие и продолжающие влиять на морфологию и динамику берегов Чудско-Псковского озера.
2. Впервые выявлена роль растительности в пределах ПБС в береговых рельефообразующих процессах. Установлено, что в результате активной антропогенной деятельности усиливается эвтрофикация водоема, способствующая зарастанию береговой зоны озера.
3. Оценена роль дифференцированных гляциои-зостатических движений в пределах озерной котловины, способствующих изменению уровня и миграции береговой зоны озера на юг. Установлено, что отрицательные гляциоизостатические движения индуцируют образование осушных заболоченных и незаболоченных берегов в Теплом и Псковском озерах.
4. На основе данных полевых исследований и обработки литературных и картографических источников составлена карта морфогенетических типов берегов Чудско-Псковского озера. Выделено 5 типов берегов: абразионные, абразионно-аккумулятивные, аккумулятивные, осушные заболоченные и незаболоченные. Морфологически и морфометрически охарактеризованы выделенные типы берегов.
4. Карпухина Н.В., Татарников О.М. Генезис и эволюция Псковско-Чудской впадины // Геоморфологические процессы и их прикладные аспекты / Тр. VI Щукинских чтений. М., 2010. С. 432—433.
5. Мийдел А., Раукас А., Пиррус Р., Ряхни Э. Основные этапы развития впадины Псковско-Чудского озера // История озер в голоцене. Л., 1975. С. 50—55.
6. Донные отложения Псковско-Чудского озера / Под ред. А. Раукас. Таллин, 1981, С. 7—21.
7. Судницына Д.Н., Мельник М.М., Борисов В.В. Роль тростника в зарастании береговой зоны Чудско-Псков-ского озера // Псковский регионологический журнал. 2009. С. 71—79.
8. Таваст Э. О геологии северного побережья Чудского озера // Изв. АН ЭССР. Геология. 1984. Вып. 33(1). С. 27—32.
9. Таваст Э., Раукас А. Рельеф коренных пород Эстонии. Таллин: Валгус, 1982. 193 с.
10. Татарников О.М. Рельеф и палеогеография Псковской области. Псков: ПГПУ, 2007. 127 с.
11. Hang E., Liblik T, Linkrus E. On the relations between Estonian valley terraces and lake and sea levels in the late-glacial and Holocene periods // Tartu. Transactions of the Tartu State University. 1964. 156 р.
12. Lake Peipsi / Ed. A. Miidel, A. Raukas. Tallinn: Sule-mees publ., 1999. 147 p.
13. Orviku K. Peipsi jarve minevikust // Rahva Haal. 1959. Vol. 214. P. 11.
14. Tavast E. Changing factors of the coasts of Lake Peipsi, North-Eastern Europe // Quaternary Intern. 2009. Vol. 207. P. 130—136.
Поступила в редакцию 07.11.1011
N.V. Karpukhina
GEOMORPHOLOGY OF THE COASTS OF THE PEIPSI-PIHKVA LAKE
The paper presents the results of field studies of the Peipsi-Pihkva Lake coast. Factors and conditions influencing the coast formation are discussed. The role of eutrophication in vegetation development within the offshore zone and its impact on the coastal dynamics were revealed. The influence of recent tectonic movements within the lake depression on the southward shift of the coastal zone was evaluated. Morphological and morphometric parameters of the reference sites of the coastal zone were described and a morphogenetic map of the lake coast types was compiled.
Key words: coastal zone, offshore, waves, offshore vegetation, bottom sediments, types of the coast, Peipsi-Pihkva Lake.
